一种水性耐低温防护涂料及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及一种水性耐低温防护涂料及其制备方法，以及在作为或制备汽车底盘防护涂料中的应用，属于涂料技术领域。

背景技术

涂料是一种材料，这种材料可以用不同的施工工艺涂覆在物件表面，形成粘附牢固、具有一定强度、连续的固态薄膜。这样形成的膜通称涂膜，又称漆膜或涂层。涂料属于有机化工高分子材料，所形成的涂膜属于高分子化合物类型。按照现代通行的化工产品的分类，涂料属于精细化工产品。现代的涂料正在逐步成为一类多功能性的工程材料，是化学工业中的一个重要行业。

汽车底盘由传动系、行驶系、转向系和制动系四部分组成。底盘作用是支承、安装汽车发动机及其各部件、总成，成形汽车的整体造型，并接受发动机的动力，使汽车产生运动，保证正常行驶。对于汽车底盘的防护尤为重要。现有技术中用于汽车底盘的防护涂料，在-10℃环境下4小时以后会出现开裂并脱离板材的现象，导致产品销售主要以南方冬季温度较高区域为主，因此在耐低温性能方面尚有较大的进步空间。

废漆渣是工业涂装行业产生的残渣或者涂的油漆剥落产生的危险废物固体渣。漆渣，属《国家危险废物名录》中明确的HW12类危险废物，须按危险废物进行管理和处置。国家明确规定产生此类废弃物的企业或单位个人，应按要求申报产生危废的类别、数量、去向，同时必须采取有效的防渗、防漏等措施进行暂时贮存，并交给有危险废物经营许可证的单位进行集中无害化处理。

漆渣成分一般以醇酸树脂、丙烯酸树脂、氯化橡胶树脂、环氧树脂等为基质，加以钛白粉，铬黄等染料，含有较多水分。本发明的申请人一直致力于废漆渣的回收利用，并申请了多项发明专利，比如CN 110872433 A，公开了一种利用涂料废渣制备的防水卷材及其制备方法，CN 110804263 A公开了一种利用涂料废渣制备的PVC建筑模板及其制备方法。目前尚未见到漆渣在制备耐低温防护涂料方面的报道。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供了一种水性耐低温防护涂料及其制备方法，以及在作为或制备汽车底盘防护涂料中的应用。本发明的水性耐低温防护涂料，以废漆渣制备的粉料为原料，具有优异的耐低温性、耐腐蚀性、抗石击性，与金属板材附着力高。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种水性耐低温防护涂料，由以下组分组成：丙烯酸乳液A 20％～30％，丙烯酸乳液B 20％～30％，消泡剂0.2％～0.8％，多功能助剂AMP-95 0.2％～0.8％，防腐剂0.2％～0.8％，成膜助剂1％～2％，阻燃剂1％～2％，功能填料30％～40％，黑色水性漆渣制复合粉料8％～10％，余量为去离子水(3％～8％)，按重量百分比计；

所述丙烯酸乳液A为分子量20万～30万、粘度小于1000cps的水性自交联弹性乳液(丙烯酸酯和官能性单体共聚而成的)；

所述丙烯酸乳液B为分子量1万～2万、粘度2000～3000cps的水性丙烯酸乳液(环保型)。

所述黑色水性漆渣制复合粉料，是收集使用丙烯酸树脂生产的水性/油性漆喷涂后的絮凝漆渣进行分拣和二次絮凝清洗，再对清洗后的漆渣进行干燥脱水，破碎制备的400目复合固体粉末材料，是现有技术中已有的产品，其记载在本申请的申请人所拥有的发明专利CN107309253A(发明名称：油漆废渣制备高分子树脂复合固体粉末生产工艺及生产线)中，即该专利中的高分子树脂复合固体粉末，其制备方法也记载在该专利中，即步骤如下：

S1，对油漆废渣进行分类，将大块漆渣从油漆废渣中分离；所述大块漆渣为其外形尺寸最长长度大于等于30cm的块状油漆废渣；

S2，将S1中去掉大块漆渣的油漆废渣均匀布料至压滤系统；

S3，对S2中完成布料后的油漆废渣进行压滤；压滤后得到废水及沥水后的油漆废渣；

S4，对S1分类出来的大块漆渣和S3得到的沥水后的油漆废渣进行破碎；

S5，对S4破碎后的油漆废渣进行干燥；

S6，对S5干燥后的油漆废渣进行超细粉碎，并根据细度的不同而分级收集；

S7，对S6得到的物料进行包装；

所有步骤在封闭的罩体中进行，对S2中得到废水进行收集并做废水处理，对S4至6中得到废气进行收集并做废气处理。

所述丙烯酸乳液A具有良好的伸长性、持久的韧性，用其配制弹性涂料，弹性好，涂膜不易开裂，可承受基础的热胀冷缩。由于其低温韧性好，更适合呈北方地区的应用。

所述丙烯酸乳液B是环保型水性丙烯酸乳液。它无毒无味，安全健康；光泽高、流平好，耐水佳，附着力强，耐候性优异，保光保色性能突出，耐醇稳定性极佳，成膜后无色透明；它相容性很好，能跟市场上流行的丙烯酸类聚合物及其它水性树脂有很好的相容性，且对颜料润湿性较好。本发明之所以采用两种不同的丙烯酸乳液，原因一是两种乳液粘度不同，丙烯酸乳液A粘度一般小于1000cps，丙烯酸乳液B粘度一般介于2000～3000cps，通过确定两者的匹配比例，调制出粘度适合雾化喷涂的产品。原因二是两种丙烯酸乳液聚合度不同，丙烯酸乳液A分子量介于20万～30万之间，成膜后韧性好，强度高，不易开裂，丙烯酸乳液B分子量介于1万～2万之间，流平性、光泽性较好价格较低，通过两种乳液的比例调整，调制出性能优异成本可控的防护涂料产品。

所述多功能助剂AMP-95，是含有5％的水份-2-氨基-2-甲基-1-丙醇，是少数具有低分子量和高碱性的工业胺之一。是现有技术中已有的商品。可以作为各种类型乳胶漆的多功能助剂，在配方中作为强力共分散剂可以防止颜料再凝聚。

所述功能填料选自碳酸钙，优选纳米级的活性碳酸钙。

所述阻燃剂选自磷氮系阻燃剂。

所述消泡剂、防腐剂、成膜助剂、阻燃剂，均为现有技术中的常规组分。

所述水性耐低温防护涂料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将丙烯酸乳液A、丙烯酸乳液B、消泡剂、多功能助剂、防腐剂和成膜助剂依次加入去离子水中，制得皂液，温度控制低于50℃；

(2)皂液冷却至常温，加入功能填料、黑色水性漆渣制复合粉料和阻燃剂，搅拌均匀；

(3)搅拌均匀的涂料在负压条件下进行真空搅拌分散，通过装有过滤网的螺杆泵，过滤，即得水性耐低温防护涂料。

所述水性耐低温防护涂料在作为或制备汽车底盘防护涂料中的应用。本发明的水性耐低温防护涂料，形成的固化涂层可耐-40℃低温，恢复室温24℃后，涂层不开裂不起泡，附着力良好。

本发明的水性耐低温防护涂料，具有优异的耐低温性、耐腐蚀性、抗石击性，与金属板材附着力高。具体应用时，施工方便，依据施工条件和包装情况，可通过高压无气喷涂设备和对应型号的喷枪、枪嘴进行喷涂，也可加压灌装后直接喷涂，不加压灌装可用底盘装甲专用喷枪进行喷涂，可喷涂性好。本发明的水性耐低温防护涂料，具有优异的涂层表干速度，解决了水性涂料低温天气、高湿环境固化速度慢的问题，可明显缩短涂装周期，使涂层快速表现出优异的物理防护性能。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明。然而，本发明的范围并不限于下述实施例。本领域技术人员能够理解，在不背离本发明的精神和范围的前提下，可以对本发明进行各种变化和修饰。

下述实施例中所涉及的仪器、试剂、材料，若无特别说明，均为现有技术中已有的常规仪器、试剂、材料，可通过正规商业途径获得。下述实施例中所涉及的实验方法、检测方法，若无特别说明，均为现有技术中已有的常规实验方法、检测方法。

下述实施例、实验中所采用的复合粉料，是采用CN 107309253 A中记载的制备方法制备得到的高分子树脂复合固体粉末，粒径400目。

所采用的丙烯酸乳液A，为购自广州市康涂化工有限公司的SH 4700型丙烯酸酯和官能性单体共聚而成的自交联弹性乳液；所采用的丙烯酸乳液B，为购自佛山市及时雨高新材料科技有限公司的E-1206型环保型水性丙烯酸乳液。

所采用的消泡剂为购自广东中联邦精细化工有限公司的高固含量、耐热性能好的B0319型丙烯酸乳液专用消泡剂。

所述防腐剂为1，2-苯并异噻唑啉-3-酮。

所采用的成膜助剂为青岛海莱恩化工科技有限公司的水性环保成膜助剂DPnB。

所采用的阻燃剂为清远市日光东成化工有限公司的涂料专用磷氮系阻燃剂3215。

实施例1制备水性耐低温防护涂料

由以下组分组成：丙烯酸乳液A 25％，丙烯酸乳液B 25％，消泡剂0.5％，多功能助剂AMP-950.5％，防腐剂0.5％，成膜助剂1.5％，阻燃剂1％，功能填料(纳米级活性碳酸钙)30％，黑色水性漆渣制复合粉料10％，去离子水6％，按重量百分比计。

制备方法如下：

(1)将丙烯酸乳液A、丙烯酸乳液B、消泡剂、多功能助剂、防腐剂和成膜助剂依次加入去离子水中，制得皂液，温度控制在50℃以下；

(2)皂液冷却至常温，加入功能填料、黑色水性漆渣制复合粉料和阻燃剂，搅拌均匀；

(3)搅拌均匀的涂料在负压0.7MPa条件下进行真空搅拌分散40min，通过装有200目过滤网的螺杆泵，过滤，即得水性耐低温防护涂料。

实验1水性耐低温防护涂料的性能测试

以实施例1的方法制备水性耐低温防护涂料：因黑色水性漆渣制复合粉料所占比例的不同，而制备了5种水性耐低温防护涂料(粉料所占比例详见表1，与实施例1相比，粉料的比例降低时，降低的比例由功能填料补上，粉料的比例增加时，功能填料的比例相应地减少)。

5种水性耐低温防护涂料(喷涂在汽车底盘后)的表干时间详见表1，由表1可见，添加复合粉料后，对涂料的表干时间有明显的加速效果，分析原因是复合粉料比表面积较大，粉料颗粒孔洞较发达，有利于涂料中水分的挥发，进而明显缩短涂料表干时间，加快客户涂装周期，使涂层快速表现出优异的物理防护性能；随着复合粉料比例的增加，表干时间明显缩短，但考虑到复合粉料目数较高，在保证不影响喷涂可操作性和市场使用需求前提下，建议复合粉料应用比例10％为最优。

表1复合粉料添加比例对涂料表干时间性能的影响测试

实验2水性耐低温防护涂料的性能测试

以实施例1的方法制备水性耐低温防护涂料：因黑色水性漆渣制复合粉料所占比例的不同，而制备了4种水性耐低温防护涂料(粉料所占比例详见表2，与实施例1相比，粉料的比例降低时，降低的比例由功能填料补上，粉料的比例增加时，功能填料的比例相应地减少)。

4种水性耐低温防护涂料喷涂在汽车底盘后，在-10℃、-20℃、-30℃、-40℃的环境下进行测试，测试结果如表2所示，表2中，“×”代表出现开裂/脱落现象，“√”表示未出现开裂/脱落现象。

由表2可见，添加复合粉料5％、10％、15％时，固化涂层在-10℃条件下，测试72小时均无开裂脱落现象，-20℃条件下，添加5％粉料72小时后出现轻微开裂未脱落；-30℃条件下，添加5％粉料72小时后开裂加剧仍未脱落；-40℃条件下，添加5％粉料24小时后出现开裂现象未脱落；添加10％粉料72小时后出现轻微开裂现象未脱落；添加15％粉料72小时后同样出现轻微开裂现象未脱落。考虑到复合粉料目数较高，在保证不影响喷涂可操作性的前提下，建议复合粉料应用比例10％为最优。本发明解决了水性涂料耐低温性能差、柔韧性差的问题。

表2复合粉料添加比例对涂料耐低温性的影响测试

给本领域技术人员提供上述实施例，以完全公开和描述如何实施和使用所主张的实施方案，而不是用于限制本文公开的范围。对于本领域技术人员而言显而易见的修饰将在所附权利要求的范围内。